重慶軌道交通九號線二期工程深基坑支護和土方開挖施工技術

李金陽，劉燕茹，董旭華

（重慶市軌道交通(集團)有限公司，重慶 401120）

1 引言

目前， 由于地面交通越來越擁擠， 為了緩和交通擁堵現象， 提高人們的出行舒適度， 城市軌道交通建設項目越來越多。 軌道交通是現代交通基礎設施建設中的重要部分，其中，基坑開挖和支護屬于重要環節，基坑的施工質量將直接影響到軌道交通的整體建設效果。 對此，必須結合現場的實際情況，考慮環境、技術等方面的因素，保障基坑支護方案的科學性，讓支護體系可以充分發揮其支撐與保護作用， 提高基坑結構的穩定性[1]。 本文結合重慶軌道交通九號線二期工程中央公園東站施工情況，對基坑開挖和支護兩項技術展開詳細的探討。

2 工程概況

重慶軌道交通九號線二期工程中央公園東站里程為YDK35+899.863~YDK36+166.863，車站總長約267.0 m，基坑第一、 二道支撐構件選用的是φ609 mm，t=16 mm 鋼支撐，以噴射混凝土的方法對基坑西側做防護處理，噴射厚度150 mm，內鋪φ8 mm 單層鋼筋網。 錨桿布設間距2.0 m×2.0 m，水平傾角15°。 圍護樁樁間用C25 網噴混凝土找平，出入口端部放坡開挖，坡面設雙層鋼筋網，噴射C25 混凝土，實現有效支護。

3 深基坑開挖和支護的總體施工思路

以現場勘察結果為準，針對現場及周邊的既有建（構）筑物、管線做改遷處理，以便后續施工順利進行。 鉆孔灌注樁施工采用旋挖鉆工藝， 樁基成型后， 組織第一層土方的開挖作業，開挖至冠梁底標高時，組織冠梁的施工。 然后，在冠梁混凝土強度達標后， 施作第一道支撐， 為土方開挖創設良好的條件。 施工遵循邊挖邊支護的原則，采取樁間掛網錨釘噴射混凝土的方法，形成穩定的初期支護結構。 隨開挖進程的推進，實際開挖部位達到鋼支撐結構標高處時，繼續設置支撐，按照此方法依次類推， 直至開挖位置距離基坑底標高約0.3 m 為止，剩余的部分由人工處理，保證開挖的準確性，避免超挖。

4 深基坑開挖施工技術

開挖設備為反鏟挖掘機， 根據開挖能力配備適量的自卸汽車， 用于清理開挖產生的渣土。 按自上而下的順序分層開挖，單層厚度不超過2.0 m，第一層土方開挖至混凝土支撐底往下10 cm 處，施作一道支撐，借助土體抗力維持圍護結構的穩定性，同時在該平臺上完成鋼圍檁的安裝作業，以便后續開挖工作順利開展。 開挖至第一道鋼支撐下方0.5 m 時，及時施作第一道鋼支撐，樁間掛網噴混凝土；開挖位置到達第二道鋼支撐下方0.5 m 時，及時設置對應的鋼支撐，按該思路有序推進開挖和支護，最終機械開挖至距離基底標高30 cm，剩余部分則采取人工清底的作業方法[2]。

對于8 號、9 號出入口及風亭， 均按照車站大里程端向小里程端的順序開挖基坑土石方，如圖1 所示。 開挖期間將產生渣土，需修筑便道以便及時外運。 出渣道路按14%的極限坡度放坡，開挖坡度小于該極限坡時，以吊車垂直提升的方法將渣土運至地面， 開挖坡度大于極限坡時， 則采取裝車外運的方法。 基坑開挖絕大部分由機械設備完成，剩余的0.3 m 由人工挖除，開挖后檢驗基底暴露面，判斷是否有異常現象，若有積水、雜物，及時清理干凈，然后澆筑墊層，盡快封閉基坑。

圖1 8 號、9 號出入口及風亭明挖基坑分層分段開挖示意圖

5 號出入口以吊裝的方式開挖。 分階段有序施工：首先開挖至冠梁底，于該處設置冠梁和支撐梁；再繼續向下開挖，到達第一道鋼支撐下方0.5 m 時， 在確認開挖無異常的前提下，施作第一道鋼支撐；樁間掛網噴射混凝土，按照該思路依次施工，最終完成所有開挖作業（剩余30 cm 以人工清底的方式完成）。

勘察報告顯示， 施工現場的第四系覆土層中有少量松散層孔隙水，地下水的補給主要以大氣降水的方式實現，隨著季節的變化，水位和水量均隨之變動，有顯著的季節性特征。

基坑開挖采取分層、分段的方法，開挖時，首先設置合適規格的臨時集水坑， 并根據實際開挖進度及時修筑臨時排水溝，以便將水高效引入集水坑。 為避免現場積水，根據開挖面積合理控制集水坑的數量，單個坑的容積≥8 m3，分別為各集水坑配套2 臺自動水泵，1 臺運行，剩余1 臺備用，保證抽水的有效性和連續性。 為便于積水的流動，開挖時形成向集水坑方向≥1%的坡度。

基坑坡頂按照1∶0.5 的坡率放坡開挖，坡面設A8 鋼筋網，噴射C25 混凝土；坡頂用C20 混凝土做硬化處理，然后修筑截水溝，借助該設施避免坑頂積水排入基坑的情況。

5 深基坑開挖期間的支護施工技術

5.1 鋼支撐的設置

每段土方開挖完成后，將鋼管和配件安裝到位，構成鋼支撐，并對其施加預應力。 鋼支撐連接時，為保證連接的穩定性，對稱上螺栓并做緊固處理；在施加軸力時，先將撓度調整至水平，否則易出現鋼支撐撓度過大的情況。

撓度是鋼支撐施工中的重點控制指標，在施加預應力時，需加強觀測[3]，若實測撓度值超出許可范圍，盡快安排卸荷，視實際情況合理地調整。

5.2 樁間噴射混凝土

5.2.1 施工思路

以基坑土方開挖進度為準， 同步組織樁間網噴混凝土施工，全程做到 “隨挖隨噴”。 網噴混凝土前，要確定合適的噴射面，噴射時，嚴格控制厚度和噴射面的平整度。

5.2.2 施工方法

樁間噴射混凝土的強度等級為C25，厚度10 cm，配套應用φ8 mm @200 mm×200 mm 的鋼筋網。 噴射設備選用潮噴機，要求管路不堵塞，噴射后，混凝土的厚度需達到要求。

基坑開挖后， 根據圖紙要求用錨釘定位鋼筋網片的布設位置，然后在指定部位將鋼筋網片設置到位。 隨著初噴面的起伏，需調整對應鋼筋片的姿態，保證兩者緊密貼合。 網片連接時，不同作業方法的連接長度不同，綁扎以300 mm 為宜，焊接則控制在80 mm，且每次噴射前均預留下次搭接長度。

混凝土噴射期間，作業人員嚴格控制噴射參數，要求噴嘴與受噴面保持80~100 cm 的距離，噴射角度80°~90°，以分塊、分片的方法有序施工。 此外，作業人員依據規范操作噴射機，避免出現混凝土堵塞管路的情況。 噴射后，安排灑水養護，使混凝土在溫度和濕度均合理的條件下有效成型。

5.3 錨桿施工

1）施工參數。 錨桿錨孔D=50 mm，間距1.5 m×1.5 m，采用C25 混凝土。

2）施工準備。 全面檢查錨桿，判斷其規格、表觀形態等方面是否滿足要求，不可出現銹蝕、局部受損等問題；檢查圍巖，處理開裂、掉塊現象，保證施工的安全性。

3）測量定位。 測量人員準確布孔，確定孔位后，用紅油漆做醒目的標記；測放中線，給施鉆角度的控制提供依據，保證鉆進的合理性。

4）鉆孔。按15°的打設角度設置錨桿，成孔與圍巖面呈垂直的空間關系；鉆孔時，準確控制孔深，該值等于錨桿長度加10 cm。

5）清孔。 鉆孔后，采取向孔內注入高壓風的方法進行清孔，清理殘留在孔內的殘渣和積水，為后續的錨桿施工、砂漿施工打好基礎。

6）成孔檢驗。 依次檢查鉆孔，判斷長度、角度、孔徑是否滿足要求，若有不達標的鉆孔，視實際情況重新施鉆，并按前述提及的方法清孔，直至通過成孔檢查為止。

7）砂漿錨桿的施工。 向鉆孔內插入注漿管，管端與眼底保持5~10 cm 的距離，再用高壓風向眼底壓注砂漿，在此期間以緩慢的速度將注漿管退出眼孔。 待注漿管完全被抽出后，將錨桿插至眼孔內，及時用與孔徑相適配的木楔堵塞眼孔，避免砂漿流失。 砂漿錨桿施工期間，錨桿插入長度至少需達到設計長度的95%，且持續旋轉錨桿，以便注入的砂漿得到有效的攪拌。

8）墊板的安裝。 在漿液初凝后，安設墊板，將螺母配套到位并擰緊。 為使錨桿保持良好的受力狀態，錨桿墊板與初噴混凝土面需緊密貼合。

5.4 錨索施工

錨索錨孔D=150 mm，采用8 束（9 束、11 束）1 mm×7 mm×15.2 mm 的錨索，錨固鎖定荷載值616 kN（842 kN、1 000 kN）。1）錨索的制作。 于工棚內制作錨索，設置20 cm 以上的木頭用于墊起鋼絞線，避免直接接觸地面，上方覆蓋彩條布，起到防護作用。 錨索的每根鋼絞線需順直，剔除機械損傷部位，外套管必須完整。 在對預應力錨體做綁扎處理時，材料的選取尤為講究，必須采用黑鐵絲，不宜使用有色金屬材料。

錨體切割采取機械切割的方法， 禁止用電弧切割的方法操作，否則易損傷錨體。 錨索長度的控制考慮兩方面，一是設計孔深，二是預留張拉長度（取1.5 m），兩者的總和等同于錨索的長度。 鋼墊板、鋼管、定位器均以Q235B 鋼為原材制作成型，每2 m 布設一處隔離環。 錨固段為復合型，用擠壓頭與承載體連接。 錨索組裝成型后，依次對錨索孔編號，放置到位。

2）錨索下放。 下放錨索采取人工作業的方法，現場作業人員共同配合， 均勻用力向錨孔內推送， 既要保證錨索有效到位，又要避免錨索體在孔內發生扭曲。 錨索在距離孔底0.5 m的位置居中放置，錨孔外預留部分的長度控制在1.5 m。 錨索下放到位后，啟用拔管機，用該設備將套管拔出。

3）注漿。 注漿材料選用水灰比0.45~0.5、灰砂比1∶1 的水泥砂漿， 配套耐壓能力超4 MPa 的聚乙烯管， 按照至少0.5~0.7 MPa 的壓力注漿。 注漿全程管路必須保持暢通，漿液被送至孔底后，經由孔底返出孔口，由現場作業人員觀察孔口溢出漿液的狀態（著重從濃度和顏色兩方面考慮），若均與灌入漿液保持一致，可結束灌漿。

4）錨索張拉。錨索張拉分級完成，包含0.25、0.5、0.75、1.0、1.33 五級， 以循序漸進的方式張拉。 持荷時間分兩種情況考慮，前四級持荷時間為5 min，最后一級持荷15 min，完整記錄各級荷載下的伸長量，作為分析錨索張拉效果時的依據。 總張拉伸長值需包括超張拉值。 拉力鎖定值不可小于設計拉力值，并加強預應力筋鎖定后48 h 內的觀測， 若在此期間預應力損失且幅度超過10%，及時根據實際情況安排補張拉，并再次檢查，直至規定時間內的預應力損失被控制在許可范圍內為止。

6 結語

綜上所述，在統籌規劃之下，深基坑支護與土方開挖兩項工作均按照計劃有序進行，基坑開挖效果良好，支護結構穩定可靠， 施工效果符合預期要求。 在類似的軌道交通基坑施工中，建議施工單位提前根據現場情況形成規劃，注重材料、機械設備、人員等工程要素的合理配置，以科學的方法開挖，根據實際開挖進度及時采取中間樁噴射混凝土、錨桿、錨索或其他的方法，保證支護效果，最終在安全的環境下將基坑開挖工作順利落實到位。